溫度是度量物體冷熱程度的一個物理量，是工業生產中很普遍、很重要的一個熱工引數，許多生產工藝過程要求對溫度進行監視和控制。某些裝置的執行狀態是否正常會在溫度方面有明顯的反映，從而根據溫度值的變化可以瞭解機電裝置的運轉狀態及其故障。 而溫度不能直接測量，必須藉助物體的某些物理性質來間接地測量。表1列出常用的測溫方法和特點，其 中紅外測溫作為一種常用的測溫技術具有很明顯的優勢。
1 紅外測溫儀的特點
紅外測溫是一種非接觸式測溫技術，它具有以下 特點： (1)非接觸測量;(2)反應時間快，十分之幾秒; (3)靈敏度高，0.1℃ 的溫度解析度和毫米級的空 間解析度; (4)測溫範圍廣，零下幾十度到上千度。由於測量時無需接觸被測物體，因此可安全地檢 測難以接觸的物體的溫度，並且對被測物體無汙染和 損壞。行動式紅J’I,N溫儀由於隨身攜帶方便，操作簡便， 能用於多方面的目標溫度檢測，被廣泛應用於裝置故障診斷、暖通、鐵路、石油、化工、冶金、玻璃、金屬加工 等領域。本文從紅外測溫的基本原理出發，重點談談 如何提高紅外測溫儀的準確性。
2 紅外測溫的基本原理
紅外線是一種不可見光，它具有很強的熱效應。自然界裡任何物體，只要它的溫度高於絕對零度(一 273~C)都能輻射紅外線。利用物體的紅外輻射來測量 物質溫度就是紅外測溫。紅外測溫遵循的基本原理和依據為斯蒂芬一彼爾 茲曼定律。該定律給出了物質溫度與輻射能量之間的 關係式中： E一物體的輻射功率(W/m); 仃一材料的比輻射率; s一斯蒂芬一彼爾茲曼常數(5.67 X 10 W/(m ·K )); 卜物體的絕對溫度(K)。由上式可知：根據物體發射的輻射功率(探測器測 量出)和它的比輻射率(查表或實驗得到)，按照上面 的公式就可求出它的溫度。 3如何提高紅外測溫儀的準確性
3.1 確定測溫範圍
測溫範圍是最重要的一個性能指標。如Raytek(雷泰)產品覆蓋範圍為一5O℃ 一 3000℃ ，但這不能由一種型號的紅外測溫儀來完成，每種型號的測溫儀都有自己特定的測溫範圍。因此，用 戶對待測溫度應大致有一定了解，然後才能決定選擇使用什麼型號的測溫儀。被測溫度範圍一定要考慮準 確、周全，既不要過窄，也不要過寬。測溫儀測溫範圍越窄，監控溫度的輸出訊號解析度越高，精確度越高， 測溫就更準確。測溫範圍過寬，會降低測溫精度，誤差 較大。 常見材料發射率
常見物體發射率對照表
材料名稱
規格
發射率
鋁
氧化
0.20-0.40
人體面板
0.98
拋光
0.02-0.04
石墨
0.20-0.60
銅
0.40-0.80
塑膠
透明度
＞0.5mm
0.95
0.02-0.05
黃金
0.01-0.10
橡膠
鐵
0.60-0.09
0.85-0.95
鋼
0.70-0.90
混凝土
石棉
水泥
0.96
石膏
0.80-0.90
土壤
0.90-0.98
瀝青
灰泥
0.89-0.91
陶器
磚
0.93-0.96
木材
0.90-0.95
大理石
0.94
木炭
粉末
紡織品
各種
0.90
漆器
0.80-0.95
紙
顏色
無光澤
0.97
碳膠
沙子
肥皂泡
0.75-0.80
泥土
0.92-0.96
水
0.93
沙礫
餐具
雪
0.83-0.90
玻璃
0.85-0.92
冰
0.96-0.98
3.2 確定被測物體的發射率
發射率反應了一個物體輻射紅外光線的能力。因此要根據設定的發射率來 補償不同物體因發射率不同而導致的對測量溫度的影響。影響發射率的主要因數有：材料種類、表面粗糙 度、理化結構和材料厚度等。圖1列出了常見材料的發射率，以方便使用查閱。工程上一些其它物體的發 射率也能在有關文獻中查到。對於未知發射率的物體，可先用接觸式測溫儀測量物體表面，再用紅外測溫 儀測量物體表面。同時調整發射率，使得測量到的溫度與接觸式測溫儀的溫度一致，此時的發射率即為測 量物體的發射率。 銀粉常作為裝置外殼的防腐，似漆非漆，它由鋅粉配以調和劑配置而成，不同與一般油漆。它的發射率 資料上很少介紹，可以用以下方法測出其發射率：在實驗室加溫，用熱電阻器件測出銀粉表面溫度，然後透過 調整發射率，當測溫儀溫度與熱電阻器件測出溫度相 近時，該發射率即為待測發射率。實際上，很多單位還在使用無法調整發射率的便 攜式測溫儀，測溫時，不能根據物體材料調整相應發射 率，誤差過大。
3.3 瞭解光學解析度(距離係數)，
注意測量距離光學解析度由D與S之比確定，是測溫儀到目標之間的 距離D與測量靶點直徑S之比。如果測溫儀由於環境條件限制必須在遠離目標之處使用，而又要測量小的 目標，就應選擇高光學解析度的測溫儀。反之，則選擇低光學解析度的紅外測溫儀。因為光學解析度越高， 即D：S比值越大，測溫儀的成本也越高。 實際使用中，許多人忽略了測溫儀的光學解析度。不管被測目標點直徑s大小，開啟鐳射束對準測量目 標就測試。實際上他們忽略了該測溫儀的D：S值的要 求，這樣測出的溫度誤差可能很大。比如，用測量距離與目標直徑D：S=8：1的測溫 儀，測量距離應滿足圖2要求，也就是表2的要求。測量時應儘量使測量目標充滿測溫儀的整個視場，以確 保測量結果的有效性和準確性。圖2所示測溫儀的激 光束與中心有1.2innl的距離，所以用鐳射束瞄準較小 目標時應考慮這個偏差。
3.4 環境條件的影響
紅外測溫儀的探測器是在環境溫度下工作的，它對紅外輻射能量的接收，會受到工 作環境溫度的影響。每種測溫儀有自己的正常工作條件，因此在使用中，我們應儘量使其達到工作要求。具D：S≈ 尉2 體條件可參考有關說明書。 被測目標表面紅外輻射能量是經大氣傳輸到紅外測溫儀裡的，這就會受到大氣中的水蒸汽、二氧化碳、 一氧化碳等氣體分子的吸收而衰減和空氣中懸浮微粒的散射而衰減。輻射能量傳輸的衰減隨距離的增大而 增加，使得儀器顯示出來的溫度低於被測目標點的實際溫度值，從而造成誤診斷。由此可見，檢測距離增 大，大氣影響將會越來越大。如要獲得目標溫度準確性，必須採取如下對策：儘量選擇在環境大氣比較幹 燥、潔淨的時節進行檢測;在不影響安全的條件下儘可能縮短檢測距離，還要對溫度測量結果進行合理的距 離修正，以便測得實際溫度值。 例如，對戶外電力裝置進行檢測時，紅外測溫儀接收的紅外輻射除了包括受檢裝置相應部位自身發射的 輻射以外，還會包括裝置其他部位和背景的反射，以及直接射人太陽輻射。這些輻射都將對裝置待測部位的 溫度造成干擾，對故障檢測帶來誤差。因此儘可能選 擇在陰天或者在傍晚日落無光照時問進行。影響測溫準確性的環境因素比較多，大家使用時， 可針對具體精度要求，採取相應的措施。
3.5 清潔鏡頭和測溫儀的標定
測溫儀使用一段時問後，鏡頭上會積留灰塵，這一點易被忽視。可用清潔 球吹去表面塵埃或使用潔淨的棉籤沾少許水清潔鏡頭表面。否則會造成測溫儀所示的溫度低於被測目標的 實際溫度。 紅外測溫儀必須定期標定，這樣才能使它正確地顯示出被測目標的溫度。如果所用的測溫儀在使用中 出現測溫超差，則需退回廠家或維修中心重新標定。
4 結論
紅外測溫技術是一種非常有效的線上監測手段。 它不但可以透過線上監測發現缺陷，而且還能與其它試驗方法相結合，對故障進行定位，給檢修帶來很大方 便。但是不完善的測量會造成測溫誤差過大，起不到 監測作用。目前紅外線上診斷技術還在經驗發展階段。這就 要求紅外監測工作者透過各種裝置內部故障特性、圖譜的研究和實踐的積累，來不斷地積累經驗，提高診斷 準確性。
溫度是度量物體冷熱程度的一個物理量，是工業生產中很普遍、很重要的一個熱工引數，許多生產工藝過程要求對溫度進行監視和控制。某些裝置的執行狀態是否正常會在溫度方面有明顯的反映，從而根據溫度值的變化可以瞭解機電裝置的運轉狀態及其故障。 而溫度不能直接測量，必須藉助物體的某些物理性質來間接地測量。表1列出常用的測溫方法和特點，其 中紅外測溫作為一種常用的測溫技術具有很明顯的優勢。
1 紅外測溫儀的特點
紅外測溫是一種非接觸式測溫技術，它具有以下 特點： (1)非接觸測量;(2)反應時間快，十分之幾秒; (3)靈敏度高，0.1℃ 的溫度解析度和毫米級的空 間解析度; (4)測溫範圍廣，零下幾十度到上千度。由於測量時無需接觸被測物體，因此可安全地檢 測難以接觸的物體的溫度，並且對被測物體無汙染和 損壞。行動式紅J’I,N溫儀由於隨身攜帶方便，操作簡便， 能用於多方面的目標溫度檢測，被廣泛應用於裝置故障診斷、暖通、鐵路、石油、化工、冶金、玻璃、金屬加工 等領域。本文從紅外測溫的基本原理出發，重點談談 如何提高紅外測溫儀的準確性。
2 紅外測溫的基本原理
紅外線是一種不可見光，它具有很強的熱效應。自然界裡任何物體，只要它的溫度高於絕對零度(一 273~C)都能輻射紅外線。利用物體的紅外輻射來測量 物質溫度就是紅外測溫。紅外測溫遵循的基本原理和依據為斯蒂芬一彼爾 茲曼定律。該定律給出了物質溫度與輻射能量之間的 關係式中： E一物體的輻射功率(W/m); 仃一材料的比輻射率; s一斯蒂芬一彼爾茲曼常數(5.67 X 10 W/(m ·K )); 卜物體的絕對溫度(K)。由上式可知：根據物體發射的輻射功率(探測器測 量出)和它的比輻射率(查表或實驗得到)，按照上面 的公式就可求出它的溫度。 3如何提高紅外測溫儀的準確性
3.1 確定測溫範圍
測溫範圍是最重要的一個性能指標。如Raytek(雷泰)產品覆蓋範圍為一5O℃ 一 3000℃ ，但這不能由一種型號的紅外測溫儀來完成，每種型號的測溫儀都有自己特定的測溫範圍。因此，用 戶對待測溫度應大致有一定了解，然後才能決定選擇使用什麼型號的測溫儀。被測溫度範圍一定要考慮準 確、周全，既不要過窄，也不要過寬。測溫儀測溫範圍越窄，監控溫度的輸出訊號解析度越高，精確度越高， 測溫就更準確。測溫範圍過寬，會降低測溫精度，誤差 較大。 常見材料發射率
常見物體發射率對照表
材料名稱
規格
發射率
材料名稱
規格
發射率
鋁
氧化
0.20-0.40
人體面板
0.98
拋光
0.02-0.04
石墨
氧化
0.20-0.60
銅
氧化
0.40-0.80
塑膠
透明度
＞0.5mm
0.95
拋光
0.02-0.05
黃金
0.01-0.10
橡膠
0.95
鐵
氧化
0.60-0.09
塑膠
0.85-0.95
鋼
氧化
0.70-0.90
混凝土
0.95
石棉
0.95
水泥
0.96
石膏
0.80-0.90
土壤
0.90-0.98
瀝青
0.95
灰泥
0.89-0.91
陶器
0.95
磚
0.93-0.96
木材
0.90-0.95
大理石
0.94
木炭
粉末
0.96
紡織品
各種
0.90
漆器
0.80-0.95
紙
顏色
0.94
漆器
無光澤
0.97
碳膠
0.90
沙子
0.90
肥皂泡
0.75-0.80
泥土
0.92-0.96
水
0.93
沙礫
餐具
0.95
雪
0.83-0.90
玻璃
規格
0.85-0.92
冰
0.96-0.98
紡織品
0.95
3.2 確定被測物體的發射率
發射率反應了一個物體輻射紅外光線的能力。因此要根據設定的發射率來 補償不同物體因發射率不同而導致的對測量溫度的影響。影響發射率的主要因數有：材料種類、表面粗糙 度、理化結構和材料厚度等。圖1列出了常見材料的發射率，以方便使用查閱。工程上一些其它物體的發 射率也能在有關文獻中查到。對於未知發射率的物體，可先用接觸式測溫儀測量物體表面，再用紅外測溫 儀測量物體表面。同時調整發射率，使得測量到的溫度與接觸式測溫儀的溫度一致，此時的發射率即為測 量物體的發射率。 銀粉常作為裝置外殼的防腐，似漆非漆，它由鋅粉配以調和劑配置而成，不同與一般油漆。它的發射率 資料上很少介紹，可以用以下方法測出其發射率：在實驗室加溫，用熱電阻器件測出銀粉表面溫度，然後透過 調整發射率，當測溫儀溫度與熱電阻器件測出溫度相 近時，該發射率即為待測發射率。實際上，很多單位還在使用無法調整發射率的便 攜式測溫儀，測溫時，不能根據物體材料調整相應發射 率，誤差過大。
3.3 瞭解光學解析度(距離係數)，
注意測量距離光學解析度由D與S之比確定，是測溫儀到目標之間的 距離D與測量靶點直徑S之比。如果測溫儀由於環境條件限制必須在遠離目標之處使用，而又要測量小的 目標，就應選擇高光學解析度的測溫儀。反之，則選擇低光學解析度的紅外測溫儀。因為光學解析度越高， 即D：S比值越大，測溫儀的成本也越高。 實際使用中，許多人忽略了測溫儀的光學解析度。不管被測目標點直徑s大小，開啟鐳射束對準測量目 標就測試。實際上他們忽略了該測溫儀的D：S值的要 求，這樣測出的溫度誤差可能很大。比如，用測量距離與目標直徑D：S=8：1的測溫 儀，測量距離應滿足圖2要求，也就是表2的要求。測量時應儘量使測量目標充滿測溫儀的整個視場，以確 保測量結果的有效性和準確性。圖2所示測溫儀的激 光束與中心有1.2innl的距離，所以用鐳射束瞄準較小 目標時應考慮這個偏差。
3.4 環境條件的影響
紅外測溫儀的探測器是在環境溫度下工作的，它對紅外輻射能量的接收，會受到工 作環境溫度的影響。每種測溫儀有自己的正常工作條件，因此在使用中，我們應儘量使其達到工作要求。具D：S≈ 尉2 體條件可參考有關說明書。 被測目標表面紅外輻射能量是經大氣傳輸到紅外測溫儀裡的，這就會受到大氣中的水蒸汽、二氧化碳、 一氧化碳等氣體分子的吸收而衰減和空氣中懸浮微粒的散射而衰減。輻射能量傳輸的衰減隨距離的增大而 增加，使得儀器顯示出來的溫度低於被測目標點的實際溫度值，從而造成誤診斷。由此可見，檢測距離增 大，大氣影響將會越來越大。如要獲得目標溫度準確性，必須採取如下對策：儘量選擇在環境大氣比較幹 燥、潔淨的時節進行檢測;在不影響安全的條件下儘可能縮短檢測距離，還要對溫度測量結果進行合理的距 離修正，以便測得實際溫度值。 例如，對戶外電力裝置進行檢測時，紅外測溫儀接收的紅外輻射除了包括受檢裝置相應部位自身發射的 輻射以外，還會包括裝置其他部位和背景的反射，以及直接射人太陽輻射。這些輻射都將對裝置待測部位的 溫度造成干擾，對故障檢測帶來誤差。因此儘可能選 擇在陰天或者在傍晚日落無光照時問進行。影響測溫準確性的環境因素比較多，大家使用時， 可針對具體精度要求，採取相應的措施。
3.5 清潔鏡頭和測溫儀的標定
測溫儀使用一段時問後，鏡頭上會積留灰塵，這一點易被忽視。可用清潔 球吹去表面塵埃或使用潔淨的棉籤沾少許水清潔鏡頭表面。否則會造成測溫儀所示的溫度低於被測目標的 實際溫度。 紅外測溫儀必須定期標定，這樣才能使它正確地顯示出被測目標的溫度。如果所用的測溫儀在使用中 出現測溫超差，則需退回廠家或維修中心重新標定。
4 結論
紅外測溫技術是一種非常有效的線上監測手段。 它不但可以透過線上監測發現缺陷，而且還能與其它試驗方法相結合，對故障進行定位，給檢修帶來很大方 便。但是不完善的測量會造成測溫誤差過大，起不到 監測作用。目前紅外線上診斷技術還在經驗發展階段。這就 要求紅外監測工作者透過各種裝置內部故障特性、圖譜的研究和實踐的積累，來不斷地積累經驗，提高診斷 準確性。